基于類比遷移的初中物理教學(xué)課例分析

吳曉雯

摘 要：本文基于中學(xué)物理新課程標(biāo)準(zhǔn)，以“測量電壓”課題為例，用類比教學(xué)策略，創(chuàng)設(shè)高效課堂的思路設(shè)計一節(jié)課例，將初中生的思維發(fā)展水平，用合適到位的類比與高效課堂實現(xiàn)有機結(jié)合。

關(guān)鍵詞：初中物理；概念教學(xué)；類比遷移；高效課堂

1 研究背景

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實驗和思維相結(jié)合的產(chǎn)物，使學(xué)生形成、理解、掌握物理概念，進(jìn)而掌握物理規(guī)律、發(fā)展認(rèn)識能力，是中學(xué)物理教學(xué)的核心內(nèi)容之一[ 1 ]。對于電壓這個概念，在初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，其要求學(xué)生能夠理解，不做掌握要求。但電壓這一概念作為初等電學(xué)的三大基礎(chǔ)概念之一，貫穿整個初中電學(xué)，電壓概念的理解是否清晰，會對學(xué)生構(gòu)建電學(xué)知識體系產(chǎn)生直接的影響。因而研究電壓概念的教學(xué)是有相當(dāng)?shù)膬r值與必要。在教育心理學(xué)中，教育家對概念教學(xué)也有提出較多的策略；同時，在電壓概念的教學(xué)中，類比策略也是老生常談，但本案例的類比教學(xué)將基于有意義的學(xué)習(xí)理論，以類比遷移作為教學(xué)思維開展電壓概念的教學(xué)，并以提出合適到位的類比方案展開。下面通過“測量電壓”的教學(xué)案例，以創(chuàng)設(shè)高效課堂的類比教學(xué)方法做一簡要的闡述。

2 “測量電壓”教學(xué)課例

2.1 課標(biāo)解讀及教材分析

本文以“測量電壓”為例，基于類比遷移，高效課堂的初中物理教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。該課題選自滬科版九年級物理第十四章第五節(jié)。本節(jié)課程結(jié)構(gòu)簡單，一是電壓的概念教學(xué)，二是學(xué)習(xí)電壓的測量。由于電壓的測量在本章節(jié)中既是重點又是難點，對于剛接觸電學(xué)的九年級學(xué)生而言，知道電壓電源是提供電壓的裝置以及電路中形成電流的原因，本就可以了。對于電壓的定義、單位伏特的物理意義不需涉及過深，因為難度過深學(xué)生不易理解，適得其反。教材中用水流類比電流、用水壓類比電壓對于學(xué)生來講比較生動、形象，容易被學(xué)生接受，為了便于學(xué)生理解電壓的作用。但教學(xué)中在用水壓類比電壓的環(huán)節(jié)，書面語言過于簡略，學(xué)生對水壓的概念亦是陌生的，故此，在電壓概念的教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)將類比進(jìn)行得更加合適到位。

2.2 教學(xué)目標(biāo)確定

通過類比遷移，理解電壓。經(jīng)歷水壓類比電壓的概念教學(xué)過程，學(xué)生能夠順向遷移，獲得物理知識，以及加強遷移能力的學(xué)習(xí)。在類比學(xué)習(xí)的過程中，獲得知識構(gòu)建的成功體驗。

2.3 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

2.3.1 創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，帶入課程啟動感

本節(jié)課通過flash動畫引入，flash動畫截圖如圖1所示。教師播放flash，通過層疊式的問題引入水位差進(jìn)而引出水壓概念，并且讓學(xué)生明白本場景中，能夠產(chǎn)生水壓的部件是抽水機。

問題一：水輪機為什么會轉(zhuǎn)動起來呢？

有水流流過水輪機，水流推動水輪機轉(zhuǎn)動起來。

問題二：水輪機轉(zhuǎn)動起來后一會兒為什么會停下來呢？

當(dāng)左邊的液面高度與右邊液面高度相平時，水就不再流動。此處，引入水位差，這里把液面高度定義為水位，開始時，左邊液面高，就說左邊的水位高；右邊液面高度低，就說右邊的水位低。因為左右水位差異形成了水位差即水壓，導(dǎo)致了水流的形成。綜上即可知，水壓是產(chǎn)生水流的原因，是水輪機轉(zhuǎn)動起來的本質(zhì)原因。

問題三：如何使水輪機持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動起來？

要想讓水輪機持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動起來，就必須有持續(xù)不斷地水流流過水輪機。要有持續(xù)的水流，就必須保持一定水壓，即左右兩邊具有一定的水位差，或者說是讓左邊的液面始終高于右邊的液面。

問題四：如何確保左右兩邊的水壓呢？

要保證左右兩邊具有一定的水壓，就必須保證左右兩邊的水位差，就必須將右邊的水源源不斷地運輸?shù)阶筮?，運水的方式可以手動舀，也可以借助抽水機，但顯然使用抽水機是更好的辦法。因而選用抽水機是為該系統(tǒng)提供恒定的水壓。本部分與書本類比較大區(qū)別的地方是：沒有一步到位引入水壓的概念，而是從液面差過渡至水位差，從而再引入水壓，這樣有助于學(xué)生建立水壓體系，給后面的遷移類比奠定知識基礎(chǔ)，或者說是建立前概念。

2.3.2 運用類比策略進(jìn)行電壓概念教學(xué)

本節(jié)課重在電壓測量的教學(xué)。但電壓概念的教學(xué)能否順其自然的過渡，則成為了該課成功失敗的節(jié)點之一。本節(jié)課基于前概念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了水壓的前提下，將水壓的知識順向遷移至電壓，幫助學(xué)生對電壓概念的理解。類比水壓的引入方式，以層進(jìn)式問題進(jìn)行，圖2為該部分flash教學(xué)示意截圖，以下是該部分的設(shè)計：

問題一：為什么合上開關(guān)，小燈泡就會發(fā)光？

合上開關(guān)，有電流流過小燈泡，故而小燈泡發(fā)光。類比項：關(guān)閉閥門，有水流流過水輪機，故而水輪機轉(zhuǎn)動。

問題二：小燈泡一直發(fā)光的條件是什么？

要小燈泡一直發(fā)光，就必須有持續(xù)的電流通過小燈泡。類比項：要水輪機一直轉(zhuǎn)動，就必須有持續(xù)的水流流過水輪機。

問題三：如何產(chǎn)生持續(xù)不斷的電流呢？

水流是由于水分子的定向移動形成的，由于左邊水位高，右邊水位低，水分子從左往右定向移動形成水流，當(dāng)左右兩邊存在一定的水位差即水壓時，水分子將持續(xù)不斷地從左往右定向移動形成持續(xù)不斷的水流。持續(xù)的水壓是形成持續(xù)不斷的水流的原因。電流是由正電荷的定向移動形成的，在電源的兩端，正極所處的電位高，負(fù)極所處的電位低，就像水位。電源的正負(fù)極就有了一定的電壓，正電荷就在電壓的作用下從電位高的正極定向移動到電位低的負(fù)極，從而形成了電流。當(dāng)電源的兩端存在一定的電位差即電壓，則正電荷將持續(xù)不斷地定向移動形成持續(xù)不斷的電流。電壓產(chǎn)生了電流。

綜上，電壓是形成電流的原因，電源是提供電壓的裝置。

2.3.3 將類比進(jìn)行到底，類比電流表學(xué)習(xí)電壓表

電壓表與電流表在結(jié)構(gòu)以及使用上都具有非常多的相似之處，也就是遷移理論中說到的相同元素。當(dāng)兩個知識點具備相同的元素時，那么這兩個知識點之間就可以進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，在教學(xué)中即可以使用類比教學(xué)策略。為了提高課堂效率，維持學(xué)生興趣高潮，采用了類比的教學(xué)方式，從已有經(jīng)驗認(rèn)知與前概念等已有知識出發(fā)，簡短過渡學(xué)習(xí)電壓表的基本使用規(guī)則。以我們教學(xué)的電壓表與電流表為例，電壓表在結(jié)構(gòu)上與電流表的共同元素有：正負(fù)接線柱，指針，表盤，調(diào)零旋鈕等；在使用上與電流表的共同元素有：使用時 “正進(jìn)負(fù)出”，不可反接，不可超量程使用等。因而在該環(huán)節(jié)的教學(xué)中，存在可類比項，將類比進(jìn)行到底，從結(jié)構(gòu)到使用，一一復(fù)習(xí)電流表的使用，后由學(xué)生類比遷移，自主學(xué)習(xí)電壓表的使用，并且對簡單電路各個元件兩端電壓的測量。

2.3.4 課后發(fā)散思維訓(xùn)練

本節(jié)課內(nèi)容較多，難度性較大?；谔岣咴撎谜n的高效性，以及學(xué)生對類比思維的接受與遷移，課后設(shè)計了一個交叉學(xué)科型的遷移性作業(yè)。題目：本節(jié)課采用水壓類比電壓的方式，來幫助大家理解電壓的概念。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你是否可以聯(lián)系實際生活，或是已經(jīng)學(xué)習(xí)過的其他學(xué)科知識，提供一種新的思路，來認(rèn)識理解電壓。比如用血壓來類比電壓，是否可行，若是可行，請你畫出你的草圖，并將每一個類比項或相似的地方寫出或者標(biāo)出。

設(shè)計意圖：該題目具有一定的思維啟發(fā)性，對類比思維的訓(xùn)練而言是很好的體驗，雖有一定的難度，但此問題正好設(shè)置于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，有助于思維的訓(xùn)練，同時也十分有益于興趣的激發(fā)與維持。

3 小結(jié)

物理概念的教學(xué)方式多種多樣，一個相同的概念就可以有多種不同的教學(xué)策略，“教無定法”也許是說的就是如此吧?；靖拍?，在物理學(xué)中猶如奠基石，一塊殘缺，物理的大廈也許就會有些許的傾斜，故而概念教學(xué)必須給予高度重視。類比教學(xué)是在物理概念教學(xué)中經(jīng)常使用的教學(xué)策略之一，在電壓這個物理概念面前，不同的教員有不同的方法，但合適到位的類比，也許會減小學(xué)生學(xué)習(xí)概念的難度。而本課例中，沒有選擇直接從水壓過渡到電壓教學(xué)，而是選擇引入“水位差”、“水壓”、“電位差”來漸漸引出電壓，符合該階段學(xué)生的思維層度，亦也可以達(dá)到學(xué)生聽懂理解的層次，學(xué)生接受率較高。因此，從本節(jié)課的類比而言是合適到位的，從學(xué)生接受程度而言該課堂是高效有用的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閻金鐸，郭玉英. 中學(xué)物理教學(xué)概論[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009： 139.